Estudo sobre o desempenho anti-erosão da liga de titânio e revestimento de cromo para construção naval

Na manutenção de embarcações marítimas, os componentes precisam resistir a ambientes de trabalho extremos, especialmente o desafio da erosão por altas temperaturas, o que limita bastante a sua vida útil. Este artigo centra-se num método de processamento inovador que visa tratar materiais de liga de titânio através de processos específicos e revestir as suas superfícies com uma camada de crómio para aumentar a sua resistência à erosão. Através de experimentos de ablação a laser que simulam o ambiente real de trabalho dos navios, investigamos os efeitos desse processamento nas propriedades das ligas de titânio e dos revestimentos de cromo. Com o avanço contínuo da tecnologia de engenharia oceânica, os requisitos de desempenho dos componentes dos navios estão se tornando cada vez mais rigorosos. As ligas de titânio desempenham um papel importante na construção naval devido às suas excelentes propriedades mecânicas e resistência à corrosão. No entanto, o problema da erosão a altas temperaturas no ambiente marinho continua a ser um grande obstáculo à sua aplicação. Para enfrentar esse desafio, adotamos técnicas avançadas de processamento para tratar a superfície das ligas de titânio e revesti-las com uma camada de cromo, a fim de aumentar sua resistência à erosão.

Processamento e preparação de material para processamento de substrato de liga de titânio: A tecnologia de corte de fio de precisão é usada para cortar a matéria-prima da liga de titânio em amostras de tamanho padrão (2 cm × 1 cm × 0,5 cm). Posteriormente, use lixa para polir, depois dê polimento com pasta para obter um efeito espelhado e, por fim, use limpeza ultrassônica para remover impurezas superficiais e garantir a suavidade da superfície do substrato. Processamento de revestimento de cromo: Usando tecnologia avançada de revestimento iônico de arco, o revestimento de cromo é depositado na superfície de amostras de liga de titânio preparadas. Ao controlar com precisão o grau de vácuo (6 × 10 ^ -3 Pa), temperatura (300 graus C), pressão de NH3 (2-3 Pa) e tensão de polarização (800 ~ 1000 V), o revestimento de cromo é garantido que seja uniforme e denso, com um tempo de deposição controlado dentro de 10 a 20 minutos. Experimentos de ablação a laser e análise de resultados foram conduzidos para avaliar o desempenho anti-ablação de ligas de titânio processadas e revestimentos de cromo. Projetamos uma série de experimentos de ablação a laser. O experimento usou um laser de longa largura de pulso (modelo FLK-TIX6409Hz) para simular o processo de ablação de componentes de navios em ambientes de alta temperatura, ajustando a energia e o número do pulso. Os resultados experimentais mostraram que o substrato de liga de titânio não tratado exibia grandes e profundas cavidades de ablação na superfície sob ablação a laser. Embora a área central fosse lisa, ela era acompanhada por muitas rachaduras e espessos depósitos de óxido se formaram na área da borda. Em contraste, a camada cromada na superfície da liga de titânio processada apresenta desempenho anti-ablação superior sob as mesmas condições, com poços de ablação mais rasos, menos distribuição de fissuras e acúmulo de óxido significativamente reduzido.

Através da análise de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de energia dispersiva (EDAX) da microestrutura e composição da superfície ablada, descobrimos que o revestimento de cromo bloqueou efetivamente a erosão direta do substrato da liga de titânio pelo oxigênio em alta temperatura, reduziu a ocorrência de reações de oxidação e, assim, melhorou o desempenho geral anti-ablação do material. Conclusão e perspectivas: Este estudo melhorou com sucesso a resistência à ablação de ligas de titânio e revestimentos de cromo por meio de métodos de processamento inovadores. Os resultados experimentais indicam que o revestimento de cromo desempenha um papel importante na proteção do substrato da liga de titânio contra a erosão em alta temperatura, prolongando significativamente a vida útil dos componentes do navio. Pesquisas futuras podem explorar ainda mais o impacto de diferentes parâmetros de processamento no desempenho do revestimento, bem como desenvolver mais materiais de revestimento protetor de alto desempenho para atender à demanda urgente por componentes de alto desempenho na indústria de construção naval.